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Maturazione del pomodoro Maturazione e commercializzazione del
Corso di BIOTECNOLOGIE VEGETALI Biotecnologie applicate al Controllo della Maturazione dei Frutti A cura di Pierdomenico Perata & Elena Loreti Biotecnologie applicate all’orticoltura Maturazione del pomodoro Sintesi etilene Softening: attività degradazione/ ammorbidimento parete Over-maturazione: attività poligalatturonasi Biotecnologie applicate all’orticoltura Maturazione e commercializzazione del pomodoro 1 Biotecnologie applicate all’orticoltura L’etilene prodotto dalla pianta o applicato in post-raccolta causa la maturazione del frutto del pomodoro SAM SAM idrolasi ACC-sintasi ACC ACCdeaminasi La sintesi dell’etilene può essere bloccata: 1. inibendo la sintesi degli enzimi ACS o ACO 2. divergendo la SAM o l’ACC dalla via biosintetica ACC-ossidasi CH2=CH2 La sintesi dell’etilene può essere bloccata: 1. inibendo la sintesi degli enzimi ACS o ACO 2. divergendo la SAM o l’ACC dalla via biosintetica INIBIZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA: Strategia antisenso Strategia senso-gene silencing AUMENTO DELL’ESPRESSIONE GENICA O INSERIMENTO NUOVO GENE: Strategia senso INIBIZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA: Strategia antisenso 2 INIBIZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA: Strategia senso-gene silencing transgene, presente anche in piu’ copie, espresso sotto il controllo di un promotore forte gene endogeno, espresso sotto il controllo del suo promotore gli mRNA prodotti in eccesso inducono il silenziamento post-trascrizionale: formazione di dsRNA e distruzione del mRNA -transgene e dell’mRNA endogeno Biotecnologie applicate all’orticoltura CONTROL TRANSGENIC WT RACCOLTA TRASPORTO COMMERCIALIZZAZIONE RACCOLTA TRASPORTO COMMERCIALIZZAZIONE RACCOLTA TRASPORTO COMMERCIALIZZAZIONE WT GM 3 Cosilenziamento di ACC-sintasi Gene ACC-sintasi SAM X transgene ACC-sintasi con sequenza troncata ACC-sintasi espressione overespressione ACC mRNA ACC-ossidasi CH2=CH2 mRNA mRNA mRNA mRNA mRNA cosoppressione mRNA mRNA Degradazione di SAM, precursore dell’ACC SAM SAM idrolasi ACC-sintasi I frutti maturano lentamente sulla pianta, mentre la maturazione e’ interrotta in post-raccolta: richiede a questo punto etilene esogeno per la maturazione ACC ACC-ossidasi CH2=CH2 Degradazione di ACC, precursore dell’etilene SAM I frutti maturano lentamente anche se staccati dalla pianta ACC-sintasi ACC ACC deaminasi ACC-ossidasi CH2=CH2 4 Linea Transgene 1345-4 •Promotore 35S •ACC sintasi troncata •senso •cosoppressione •Promotore frutto, azione postclimaterica •SAM idrolasi •senso •Promotore 35S •ACC deaminasi •senso 35 1 N 8338 Trasformazione Società Agrobacterium DNA Plant Technology Agrobacterium Agritope Agrobacterium Monsanto Gene-flow Il pomodoro è originario dell’Equador, del Peru’ e delle Galapagos Fecondazione per autoimpollinazione Compatibile con Solanum lycopersicoides e Solanum rickii solo per fecondazione manuale Rischi di tossicità Tossine: i pomodori producono glycoalcaloidi (alfa-tomatine) Livello di alfa-tomatine: Transgenico 1345-5: Non-transgenico : 1.2 mg/100g peso fresco immaturo 3.4 mg/100g peso fresco immaturo Transgenico 1345-5: Non-transgenico : 0.11 mg/100g peso fresco maturo 0.07 mg/100g peso fresco maturo 5 Vantaggi commerciali Pomodori antisenso per ACC sintasi: durata post-raccolta in laboratorio 90 giorni Test commerciale: RACCOLTA 2 DAYS TRATTAMENTO CON ETILENE 7 DAYS INVIO AL STOCCAGGIO SUPERMERCATO MERCATO AL MERCATO CONSUMATORE 7 DAYS 7 DAYS 7 DAYS Durata del trasgenico: 40 giorni Durata del non-trasgenico 20 giorni 10 DAYS Vantaggi economici Per 50 kg di pomodori standard transgenici non-etilene Incasso lordo 20,00 $ 60,00 $ Costi 16,00 $ 38,00 $ Margine (guadagno) 4,00 $ 22,00 $ Guadagno % 37% 20% Maturazione del pomodoro Sintesi etilene Cosoppressione ACC-sintasi Espressione SAM-idrolasi Espressione ACC-deaminasi = NIENTE ETILENE Softening: attività degradazione/ ammorbidimento parete SOPPRESSIONE ESPRESSIONE PG PER OTTENERE POMODORI CHE NON OVERMATURANO Over-maturazione: attività poligalatturonasi 6 Il pomodoro FLAVR SAVR SOFTENING Il pomodoro FLAVR SAVR PECTINA PECTINA POLIGALATTURONASI PECTINA Il pomodoro FLAVR SAVR • Prodotto dalla Calgene, Inc. • Esprime polygalacturonase Antisenso • transformazione con Agrobacterium 7 FLAVR SAVR FLAVR SAVR: SOSTANZIALE EQUIVALENZA Tomatina FLAVR SAVR: la storia •Novembre 1990 approvazione del NPT II selectable marker •Maggio 1991, l’ FDA pubblica il suo rapporto •Agosto 1991, Calgene ha il FLAVR SAVR pronto per il mercato e chiede l’approvazione all’ FDA •Maggio 1992: l’ FDA dichiara che i cibi GM saranno regolati analogamente ai cibi non GM •1992: Calgene ottiene l’autorizzazione per una piantagione su larga scala, con raccolto atteso nel 1993 •Marzo 1993: invio all’FDA dei test tossicologici •1993: l’FDA tarda l’approvazione e il raccolto del 1993 non viene commercializzato •1994: l’FDA approva e il raccolto del 1994 e’ commercializzato con il marchio McGregor’s •1995-1997: la Calgene viene acquisita da Monsanto •Nel 1997 la produzione del FLAVR SAVR viene interrotta per inconstante livello qualitativo dei pomodori 8 Pomodori ZENECA: la storia •Zeneca produce pomodori transgenici che non esprimono PG per cosoppresione •1994, l’ FDA approva •inizia la coltivazione in California •Vengono firmati contratti con catene di supermercati per la vendita di conserva di pomodoro GM (con etichettatura GM) •La vendita si prolunga per 3 anni con successo: 60% del mercato UK nel 1999 •Vengono infine ritirati dal mercato per le proteste degli ambientalisti, che causano un crollo del mercato M C OD O IF NT IC IE AT NE IG P EN OM ET OD IC O AM RI EN TE Altri ortaggi con manipolazione del processo di sintesi dell’etilene: melone SAM SAM idrolasi Degradazione di SAM, precursore dell’ACC ACC-sintasi ACC ACC-ossidasi CH2=CH2 9
